（壹）氣候變化的科學問題
新壹代氣候系統模式。開發新壹代具有自主知識產權的，包含碳循環過程、地球生物化學過程、陸面、冰蓋和生態模式以及高分辨率的海洋和大氣環流數值模式的氣候系統模式。
氣候變化的檢測與歸因。重建過去兩千年以來中國高分辨率氣候變化序列，利用氣候模式進行氣候變化自然和人為因子影響的敏感性試驗，確定不同歷史時期氣候變化的主要影響因子。
氣候變化監測預測預警。開發氣候變化監測預測預警技術，監測氣候變化的過程和要素，模擬預測各種溫室氣體排放情景下未來全球氣候變化情景，預測人類活動影響下全球主要地區未來氣候變化，預警極端天氣/氣候和災害事件及其風險評估。
亞洲季風系統與氣候變化。研究亞洲季風系統的變化規律及其在全球氣候變化中的地位，分析人類活動對亞洲季風系統及氣候變化的影響，研究海－陸－氣相互作用及其在全球氣候異常產生中的作用。
中國極端天氣/氣候事件與災害的形成機理。研究全球變暖背景下中國極端天氣/氣候事件與災害發生頻率、強度和空間分布特征的變化規律和趨勢，認識氣候變暖背景下亞洲和中國區域能量和水循環的變化特征及其與旱澇的關系，研究氣候變暖背景下中國沿海海平面變化規律。
冰凍圈變化過程與趨勢。研究冰凍圈的氣候、水文、生態、環境效應，青藏高原積雪變化對長江中、下遊氣候影響的機理及其對全球氣候變化的響應，研究南北兩極、歐亞大陸積雪對中國氣候變化的影響。
生態系統能量轉化、物質循環對氣候變化的響應。研究氣候變化背景下生態系統的碳、氮和水循環過程及其耦合機制，以及生態系統結構和過程對氣候變化的響應。
（二）控制溫室氣體排放和減緩氣候變化的技術開發
節能和提高能效技術。重點研究開發電力、冶金、石化、化工、建材、交通運輸、建築等各主要高耗能領域的節能和提高能效技術與裝備，機電產品節能和提高能效技術，商業和民用節能技術和設備，能源梯級綜合利用技術等。
可再生能源和新能源技術。重點研究低成本規模化可再生能源開發利用技術，開發大型風力發電設備，高性價比太陽光伏電池及利用技術、太陽能發電技術和太陽能建築壹體化技術，燃料電池技術，水電、生物質能、氫能、地熱能、海洋能和沼氣等的開發利用技術。
煤的清潔高效開發利用技術。重點研究開發煤炭高效開采技術及配套設備、重型燃氣輪機、整體煤氣化聯合循環、高參數超（超）臨界機組、超臨界大型循環流化床等高效發電技術與裝備，開發和應用液化及多聯產技術，開發煤液化以及煤氣化、煤化工等轉化技術、以煤氣化為基礎的多聯產系統技術等。
油氣資源和煤層氣勘探和清潔高效開發利用技術。重點開發復雜斷塊與巖性地層以及深海油氣藏勘探技術，深層油氣資源勘探技術，稠油油藏和低品位油氣資源提高采收率綜合技術，油氣資源和煤層氣清潔高效開發利用技術。
先進核能技術。研究並掌握快堆設計及核心技術，相關核燃料和結構材料技術，突破鈉循環等關鍵技術，積極參與國際熱核聚變實驗反應堆的建設與研究。
二氧化碳捕集、利用與封存技術。研發二氧化碳捕集、利用與封存關鍵技術和措施；制訂二氧化碳捕集、利用與封存技術路線圖，開展二氧化碳捕集、利用與封存能力建設、工程技術示範。
生物固碳技術和固碳工程技術。研究林業等生物固碳技術和各類固碳工程技術。
農業和土地利用方式控制溫室氣體排放技術。研究通過調控農業生產方式減少溫室氣體排放的技術；研究土地利用方式改變減少溫室氣體排放的技術。
（三）適應氣候變化的技術和措施
氣候變化影響評估模型。在現有氣候變化影響評估模型的基礎上，根據中國區域影響評估的特點和需求，開發具有自主知識產權的影響評估工具和綜合評估模型。
氣候變化對中國主要脆弱領域的影響及適應技術和措施。研究氣候變化對中國農牧業、水資源、海岸帶、森林、草原、濕地和其他自然生態系統以及人類健康和公***衛生、特有生態系統和瀕危物種等方面的影響，開發相應的適應技術並提出應對措施。
極端天氣/氣候事件與災害的影響及適應技術和措施。研究極端天氣/氣候事件與災害對人類社會和生態系統的影響、減災的技術措施，建立相應的預測預警和適應技術、對策與響應機制。
氣候變化影響的敏感脆弱區及風險管理體系的建立。通過影響評估劃分中國氣候變化的敏感區和脆弱區，評估氣候變化對各類敏感脆弱區影響的風險水平，研究建立中國氣候變化影響的風險管理體系。
氣候變化對重大工程的影響及應對措施。評估氣候變化對中國重大工程建設和運行的影響及相互作用，提出應對措施。
氣候變化與其他全球環境問題的交互作用及應對措施。研究氣候變化與生物多樣性、荒漠化、環境汙染等其他全球環境問題的交互作用、響應機制及其適應技術和措施。
氣候變化影響的危險水平及適應能力。研究氣候變化影響的危險水平，科學地評估不同部門和地區的適應氣候變化危險水平的能力。
適應氣候變化案例研究。選擇典型部門/區域進行適應氣候變化案例研究，提出具可操作性的適應政策和措施，分析適應措施的成本有效性。
（四）應對氣候變化的重大戰略與政策
應對氣候變化與中國能源安全戰略。分析中國中長期能源需求趨勢，研究控制溫室氣體排放與中國能源供給和需求的關系，科學評估能源供給多元化和節能減排政策的經濟技術潛力。
未來氣候變化國際制度。研究不同時期國際氣候變化制度的發展態勢，分析其各種可能方案對中國的潛在影響，研究提出中國自己的未來氣候變化國際制度方案。
中國未來能源發展與溫室氣體排放情景。研究中國未來能源需求情景和溫室氣體排放情景，研究全球溫室氣體排放、穩定溫室氣體濃度水平和氣候變化的關系，研究中國各行業、各地方節能減排潛力及其宏觀經濟成本。
清潔發展機制與碳交易制度。研究氣候變化國際制度對全球碳市場的影響，研究與清潔發展機制相適應的國內政策與機制，研究以清潔發展機制為核心的中國碳交易制度的發展方向及其內容。
應對氣候變化與低碳經濟發展。研究發達國家發展低碳經濟的政策和制度體系，分析中國低碳經濟發展的可能途徑與潛力，研究促進中國低碳經濟發展的體制、機制和管理模式。
國際產品貿易與溫室氣體排放。研究隱含能源進出口與溫室氣體排放的關系，綜合評價全球應對氣候變化行動對制造業國際轉移和分工的影響。
應對氣候變化的科學技術戰略。研究氣候變化科技發展態勢，建立自主創新、引進吸收與知識產權保護相互關系的新機制，形成中國自主創新與國際合作相結合的氣候變化科技發展戰略。